EP1987245A1 - Einspritzanlage für eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine - Google Patents

Einspritzanlage für eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine

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EP1987245A1
EP1987245A1 EP07712184A EP07712184A EP1987245A1 EP 1987245 A1 EP1987245 A1 EP 1987245A1 EP 07712184 A EP07712184 A EP 07712184A EP 07712184 A EP07712184 A EP 07712184A EP 1987245 A1 EP1987245 A1 EP 1987245A1
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EP
European Patent Office
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fuel
internal combustion
pump
combustion engine
pressure
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EP07712184A
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English (en)
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EP1987245B1 (de
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Adolf Einberger
Thomas Grossner
Klaus Husslein
Christoph Klesse
Thomas Riedel
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP1987245B1 publication Critical patent/EP1987245B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the invention relates to an injection system for a combustion ⁇ engine and an internal combustion engine.
  • injection systems For injecting fuels into the combustion chambers of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, injection systems are used, which in recent years are more and more designed as so-called “common rail systems.” In these, the injectors arranged in the combustion chambers are switched off The fuel to be injected is currently present in the fuel storage at a pressure of up to 2000 bar.
  • Injection systems for internal combustion engines usually have different pumps, by means of which fuel is conveyed to be introduced into combustion chambers of the internal combustion engine.
  • Such injection systems for internal combustion engines place high demands on the accuracy of the machine for injection of the fuel into the combustion chambers of the internal combustion ⁇ required injection pressure.
  • an injection system for an internal combustion engine with a prefeed pump, can be promoted with the fuel from a fuel tank to the suction side of a high-pressure pump.
  • One of the prefeed pump hydraulically downstream high-pressure pump then delivers fuel into a fuel storage, from where it can then be distributed to the hydraulically coupled to the fuel injectors.
  • a control valve is arranged, through which a fuel flow from the fuel tank to the pre-feed pump can be adjusted. With suitable control of the control valve, a predetermined, depending on the operating parameters of the internal combustion engine pressure can be achieved in the fuel tank.
  • the object of the invention is to sheep ⁇ fen an injection system for an internal combustion engine and an internal combustion engine, by the operation of the internal combustion engine with very low pollutant emissions and a simple structure of the injection system are made possible.
  • the invention is characterized by an injection system for an internal combustion engine, with at least one injector hydraulically coupled to a fuel reservoir, a prefeed pump for conveying fuel from a fuel tank, one of the prefeed pump downstream downstream high-pressure pump for conveying the fuel into the fuel reservoir, and a downstream of the prefeed pump and upstream of the high-pressure pump branching line which is hydraulically coupled to a Abgas Mileinjektor, with the fuel in an exhaust ⁇ tract of the internal combustion engine can be injected.
  • the invention is characterized by an internal combustion engine with an injection system, with at least one cylinder in which a combustion chamber is formed, is injectable into the fuel, the exhaust tract fluidly coupled to the combustion chamber and the Abgas Dimensioninjektor downstream of the combustion chamber and ⁇ upstream of a particulate filter is arranged Wind theme.
  • Figure 1 is a block diagram of an injection system for an internal combustion engine
  • Figure 2 is a schematic view of an internal combustion engine.
  • the injection system for an internal combustion engine shown in FIG. 1 has a fuel tank 10, from which fuel is conveyed by means of a prefeed pump 12.
  • the prefeed pump 12 is designed with preference as a vane pump. However, it can also be another type of pump, z. B. a gear pump or a gerotor pump can be used for the pre-promotion.
  • the pre-feed pump 12 can be connected to an unillustrated drive shaft coupled with an engine shaft of the internal combustion engine 50 ( Figure 2), are mechanically driven at ⁇ .
  • an electrically operated prefeed pump whereby a control of the delivery rate of the prefeed pump 12 is independent of the delivery rate of other pumps possible.
  • the prefeed pump 12 is hydraulically coupled on the output side with a pre ⁇ pressure control valve 28 through which at a When a predetermined fuel pressure on the outlet side of the prefeed pump 12 is exceeded, part of the fuel delivered by the prefeed pump 12 can be returned to the suction side of the prefeed pump 12. As a result, the fuel pressure at the output side of the prefeed pump 12 can be limited.
  • a high-pressure pump 14 for conveying the fuel in the fuel reservoir 16 is arranged downstream of the feed pump 12.
  • the fuel reservoir 16 is hydraulically coupled to the high pressure pump via a fuel storage lead 44.
  • the high pressure pump 14 may be preferably formed as Radi ⁇ derismeen alkolbenpumpe or as a series of piston pump with several Zylin ⁇ , as are known for use in injection systems of internal combustion engines.
  • the fuel reservoir 16 is further hydraulically coupled via lines to an injector 18 or a plurality of injectors 18.
  • Each of the injectors 18 is associated with a combustion chamber 53 of the internal combustion engine 50 and each can be so angesteu ⁇ ert that fuel is injected into the combustion chamber 53.
  • the high-pressure pump 14 the fuel which is to be injected by means of the injectors 18 into the combustion chambers 53 of the internal combustion ⁇ engine 50, a relatively ho ⁇ hen injection pressure reach.
  • Excess fuel may be returned to the fuel tank 10 from the injectors 18 via an injector return line 46.
  • a volume flow control / regulating valve 22 is arranged, with which the fuel flow from the prefeed pump 12 into the high-pressure pump 12.
  • pressure pump 14 is adjustable. Can be determined by a pressure sensor 25 by which the fuel pressure in the fuel reservoir 16, and optionally in response to other input variables, which Volumenstrom horr- / control valve are driven 22 so may that a low-side control of the high pressure pump 14 fuel supplied ⁇ material stream is possible.
  • the high-pressure pump 14 is connected by means of a downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16 branching return line 19 with a pressure control valve 20 which can be controlled, for example, depending on the determined by the pressure sensor 25 fuel pressure in the fuel reservoir 16.
  • a pressure control valve 20 which can be controlled, for example, depending on the determined by the pressure sensor 25 fuel pressure in the fuel reservoir 16.
  • the pressure control valve can open 20 and part of the 14 delivered fuel pressure pump of the high ⁇ can be returned via the return line 19 into the fuel tank 10 degrees.
  • This cooling and lubrication of the high-pressure pump 14 can be effected.
  • the fuel used for flushing purposes can subsequently ⁇ HYd pipe to the housing of the high pressure pump 14 via a Spülschreib ⁇ be returned to the fuel tank 10 35th
  • a purge line throttle 34 and hydraulically in series with a purge line valve 32 are further arranged.
  • the purge line throttle 34 may limit the fuel flow ⁇ through the purge line 29.
  • the purge line valve 32 Through the purge line valve 32, the branching off via the purge line 29 Kraftstoffström be released when a predetermined fuel pressure at the output side of the pre-feed pump 12 is exceeded. It must be ensured that the flushing of the high-pressure pump 14 only then sets ⁇ when the operating pressure of the high pressure pump 14 is reached.
  • filters 36, 40 are arranged at suitable points.
  • a first filter 36 is provided to protect the prefeed pump 12 hydraulically between the fuel tank 10 and the prefeed pump 12.
  • a second filter 40 is arranged to protect the pressure regulating valve 20.
  • the pressure control valve 20 is arranged is 19 ⁇ in the return line, which is the output side to the at least one injector 46 of the Injektor Weglauftechnisch 18th
  • the purge ⁇ return line 35, the return line 19 and the injector return line 46 from the injectors 18 are preferably returned to the fuel tank 10.
  • a Abgas Period Periodouracitum 47 is hydraulically coupled to a downstream of the pre-feed pump 12 and upstream of the high-pressure pump 14 from ⁇ branching line 42. With the exhaust-gas injector 47, fuel can flow into an exhaust tract 56 the internal combustion engine 50, as described below, are injected.
  • the engine 50 is shown with an intake 51, an engine block 52, a cylinder head 54 and the exhaust section 56. includes the intake duct 51 vorzugswei ⁇ se a throttle valve 58, an accumulator 60 and a suction pipe 62.
  • the suction pipe 62 is out led to a cylinder Zl via an inlet channel into the combustion chamber 53 of the engine block 52.
  • the engine block 52 further includes a crankshaft 64, which is coupled via a connecting rod 66 with a piston 68 of the cylinder Zl.
  • the cylinder head 54 includes a gas inlet valve 70 and a gas outlet valve 72 and the injector 18.
  • a particulate filter 88 is arranged in the exhaust tract 56.
  • the particulate filter 88 is preferably a soot filter. Downstream of the combustion chamber 53 and upstream of the Pumblefil ⁇ ters 88 is disposed the Abgas Thermalinjektor 47, may be injected with the fuel into the exhaust tract 56th
  • the internal combustion engine has five, six or eight cylinders.
  • the prefeed pump 12 delivers fuel from the fuel ⁇ tank 10, with impurities in the first filter 36 between the fuel tank 10 and the feed pump 12 josgehal- can be.
  • the pressure at the outlet of the feed pump 12 is adjusted by the admission pressure control valve 28.
  • the fuel then passes to the volumetric flow control valve 22.
  • the volumetric flow control valve 22 provides the high pressure pump 14 with as much fuel as is needed by the fuel reservoir 16.
  • ⁇ means of the high-pressure pump 14
  • the fuel is supplied via the fuel storage supply line 44 to the fuel reservoir 16. From the fuel reservoir 16, the fuel is supplied to the injectors 18, and injected from them into the combustion chambers 53 of the internal combustion engine 50.
  • the required for the force-storage 16 ⁇ fuel pressure is set by the pressure control valve 20th
  • the delivery rate of the mechanical prefeed pump 12 as well as the high-pressure pump 14 is determined by the drive speed of the pump.
  • the input speed of the feed pump 12 and the high pressure pump 14 is determined by the ratio of the rotational ⁇ number of the respective pump to the speed of the motor.
  • the scavenging valve 32 is closed, so that a pressure build-up can take place on the intake side of the high-pressure pump 14.
  • the Hubvolu ⁇ men the prefeed pump 12 is chosen to be much larger than the delivery volume of the high pressure pump 14 so as to start at a To ensure sufficient flow to the suction side of the high pressure pump 14.
  • a specific increase in the exhaust temperature, to aid in regeneration of the particulate filter 88 is vorzugswei ⁇ the internal combustion engine se carried out 50 in a part-load operation or under full load operation.
  • the injection system is designed so that in a full load operation of the internal combustion engine 50 a maximum required fuel delivery volume flow of the high-pressure pump 14 is ensured. In all other operating points of the internal combustion engine 50, it is sufficient if the high-pressure ⁇ pump 14 promotes a comparatively lower fuel delivery volume flow.

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Abstract

Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem Kraftstoffspeicher (16) hydraulisch gekoppelten Injektor (18), einer Vorförderpumpe (12) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10), einer der Vorförderpumpe (12) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (14) zur Förderung des Kraftstoffs in den Kraftstoffspeicher (16), und einer stromabwärts der Vorförderpumpe (12) und stromaufwärts der Hochdruckpumpe (14) abzweigenden Leitung (42), die mit einem Abgastraktinjektor (47) hydraulisch gekoppelt ist, mit dem Kraftstoff in einen Abgastrakt der Brennkraftmaschine einspritzbar ist.

Description

Beschreibung
Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftma¬ schine
Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brenn¬ kraftmaschine und eine Brennkraftmaschine.
Zum Einspritzen von Kraftstoffen in Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als so genannte „Common-Rail"-Anlagen ausgeführt sind. Bei diesen werden die in den Brennräumen angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen KraftstoffSpeicher, dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff liegt dabei derzeit im KraftstoffSpeicher unter einem Druck von bis zu 2000 Bar vor.
Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise verschiedene Pumpen auf, mittels derer Kraftstoff gefördert wird, um in Brennräume der Brennkraftmaschine eingebracht zu werden. Derartige Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftma¬ schine erforderlichen Einspritzdrucks.
Dies ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvor¬ schriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise die Bildung von Ruß stark abhängig von der Aufbereitung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Dabei ist es vorteilhaft für die Senkung der Schadstoffemissionen, wenn der Kraftstoff sehr präzise in den Zylinder eingespritzt wer¬ den kann.
Als weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Schadstoffemissio¬ nen von Kraftfahrzeugen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissio¬ nen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft- /Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder erzeugt wer¬ den, in unschädliche Stoffe umwandeln. Insbesondere bei Die¬ sel-Motoren kommen hierzu Partikelfilter, vorzugsweise Russfilter zum Einsatz. Diese müssen bei einer bestimmten Beladung mit Partikeln wieder regeneriert werden.
Aus dem Fachbuch „Lexikon Motorentechnik", Herausgeber Richard van Basshuysen/Fred Schäfer, 1. Auflage, April 2004, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/ GWV Fachverlage GmbH, Wiesba¬ den, Seite 808, ist die Regeneration von Russfiltern für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor, bekannt. Zur Regeneration des Russfilters wird dieser mittels heißer Abgase frei gebrannt. Trockener Ruß brennt jedoch erst bei Temperaturen oberhalb von 550 Grad Celsius ausreichend schnell ab. Da die Abgastemperaturen hierfür in der Regel nicht ausreichen, müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden. Um eine Verbrennung des Rußes zu ermöglichen, kommen zum einen aktive Regenerationssysteme zum Einsatz. Bei diesen wird durch ein Auslösesignal Energie freigesetzt, um die Ab¬ gastemperatur anzuheben und so den Ruß zuverlässig zu verbrennen. Dies geschieht beispielsweise mittels eines Bren¬ ners, einer elektrischen Beheizung, einer Späteinspritzung oder durch katalytische Verbrennung. Zum anderen können dem Kraftstoff Additive beigemischt werden, welche die Reaktions¬ temperatur absenken.
Aus der EP 1 296 060 Bl ist eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Vorförderpumpe, mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite einer Hochdruckpumpe gefördert werden kann. Eine der Vorförderpumpe hydraulisch nachgeschaltete Hochdruckpumpe fördert Kraftstoff dann in einen KraftstoffSpeicher, von wo aus er dann an mit dem KraftstoffSpeicher hydraulisch gekoppelte Injektoren verteilt werden kann. Zwischen dem Kraftstofftank und der Vor- förderpumpe ist ein Regelventil angeordnet, durch das ein Kraftstoffdurchfluss vom Kraftstofftank zur Vorförderpumpe eingestellt werden kann. Bei geeigneter Ansteuerung des Regelventils kann in dem KraftstoffSpeicher ein vorgegebener, von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängiger Druck erreicht werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine zu schaf¬ fen, durch die ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit sehr geringen Schadstoffemissionen und ein einfacher Aufbau der Einspritzanlage ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem KraftstoffSpeicher hydraulisch gekoppelten Injektor, einer Vorförderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank, einer der Vorförderpumpe stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe zur Förderung des Kraftstoffes in den KraftstoffSpeicher, und einer stromabwärts der Vorförderpumpe und stromaufwärts der Hochdruckpumpe abzweigenden Leitung, die mit einem Abgastraktinjektor hydraulisch gekoppelt ist, mit dem Kraftstoff in einen Abgas¬ trakt der Brennkraftmaschine einspritzbar ist.
Dies ist besonders vorteilhaft, da es damit möglich ist, auf ein zusätzliches Förderaggregat, wie z. B. eine elektrische Förderpumpe zur Versorgung des Abgastraktinjektors, zu ver¬ zichten. Es kann vielmehr die bisher eingesetzte Vorförder- pumpe in der Einspritzanlage für die Versorgung des Ab¬ gastraktinjektors mit Kraftstoff genutzt werden, ohne diese verändern zu müssen. Insbesondere kann über die stromabwärts der Vorförderpumpe und stromaufwärts der Hochdruckpumpe ab¬ zweigende Leitung, die mit dem Abgastraktinjektor hydraulisch gekoppelt ist, Kraftstoff für den Abgastraktinjektor abge¬ zweigt werden, ohne damit die Förderleistung der Hochdruckpumpe zu beeinträchtigen.
Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Brennkraftmaschine mit einer Einspritzanlage, mit mindestens einem Zylinder, in dem ein Brennraum ausgebildet ist, in den Kraftstoff einspritzbar ist, wobei der Abgastrakt strömungstechnisch mit dem Brennraum koppelbar ist und der Abgastraktinjektor stromabwärts des Brennraums und stromauf¬ wärts eines Partikelfilters angeordnet ist.
Dies ist besonders vorteilhaft, da damit Kraftstoff stromauf¬ wärts des Partikelfilters in den Abgastrakt der Brennkraftma¬ schine eingespritzt und so die Abgastemperatur erhöht werden kann, um so den Partikelfilter zu regenerieren. Des Weiteren zeichnet sich eine derartige Brennkraftmaschine durch einen einfachen Aufbau aus.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, und
Figur 2 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine.
Elemente gleicher Konstruktionen oder Funktionen sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
Die in der Figur 1 dargestellte Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine weist einen Kraftstofftank 10 auf, aus dem mittels einer Vorförderpumpe 12 Kraftstoff gefördert wird. Die Vorförderpumpe 12 ist mit Vorzug als Flügelzellenpumpe ausgeführt. Es kann jedoch auch eine andere Pumpenart, z. B. eine Zahnradpumpe oder eine Gerotorpumpe für die Vorförderung verwendet werden. Die Vorförderpumpe 12 kann mit einer nicht dargestellten Antriebswelle, die mit einer Motorwelle der Brennkraftmaschine 50 (Figur 2) gekoppelt ist, mechanisch an¬ getrieben werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine elektrisch betriebene Vorförderpumpe einzusetzen, wodurch eine Steuerung der Förderleistung der Vorförderpumpe 12 unabhängig von der Förderleistung weiterer Pumpen möglich ist.
Die Vorförderpumpe 12 ist ausgangsseitig mit einem Vor¬ drucksteuerventil 28 hydraulisch gekoppelt, durch das bei ei- nem Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 ein Teil des von der Vor- förderpumpe 12 geförderten Kraftstoffs zur Ansaugseite der Vorförderpumpe 12 zurückgeführt werden kann. Dadurch kann der Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 begrenzt werden.
Stromabwärts der Vorförderpumpe 12 ist eine Hochdruckpumpe 14 zur Förderung des Kraftstoffs in den KraftstoffSpeicher 16 angeordnet. Der KraftstoffSpeicher 16 ist mit der Hochdruckpumpe über eine KraftstoffSpeicherzuleitung 44 hydraulisch gekoppelt. Die Hochdruckpumpe 14 kann vorzugsweise als Radi¬ alkolbenpumpe oder als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylin¬ dereinheiten ausgebildet sein, wie sie zum Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt sind.
Der KraftstoffSpeicher 16 ist des Weiteren über Leitungen mit einem Injektor 18 oder mehreren Injektoren 18 hydraulisch gekoppelt. Jedem der Injektoren 18 ist ein Brennraum 53 der Brennkraftmaschine 50 zugeordnet und jeder kann so angesteu¬ ert werden, dass Kraftstoff in den Brennraum 53 eingespritzt wird. Durch die Hochdruckpumpe 14 kann der Kraftstoff, der mittels der Injektoren 18 in die Brennräume 53 der Brenn¬ kraftmaschine 50 eingespritzt werden soll, einen relativ ho¬ hen Einspritzdruck erreichen.
Überschüssiger Kraftstoff kann von den Injektoren 18 über eine Injektorrücklaufleitung 46 zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
Zwischen der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist ein Volumenstromsteuer-/regelventil 22 angeordnet, mit dem der Kraftstofffluss von der Vorförderpumpe 12 in die Hoch- druckpumpe 14 einstellbar ist. Mittels eines Drucksensors 25, durch den der Kraftstoffdruck in dem KraftstoffSpeicher 16 bestimmt werden kann, sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen, kann das Volumenstromsteuer- /regelventil 22 so angesteuert werden, dass eine niederdruck- seitige Regelung des der Hochdruckpumpe 14 zugeführten Kraft¬ stoffStroms möglich ist.
Die Hochdruckpumpe 14 ist mittels einer stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des KraftstoffSpeichers 16 abzweigenden Rückführleitung 19 mit einem Druckregelventil 20 verbunden, das beispielsweise abhängig von dem vom Drucksensor 25 ermittelten Kraftstoffdruck im KraftstoffSpeicher 16 angesteuert werden kann. Bei Überschreiten eines vorgege¬ benen Kraftstoffdrucks in dem KraftstoffSpeicher 16 kann das Druckregelventil 20 öffnen und ein Teil des von der Hoch¬ druckpumpe 14 geförderten Kraftstoffs kann über die Rückführleitung 19 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
Stromabwärts der Vorförderpumpe 12 und stromaufwärts des Vor¬ druckregelventils 28 zweigt eine Spülleitung 29 ab, die aus- gangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 mündet, so dass es möglich ist, das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 wäh¬ rend des Betriebs mit Kraftstoff zu spülen. Damit kann eine Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe 14 bewirkt werden. Der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff kann anschlie¬ ßend vom Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 über eine Spülrück¬ laufleitung 35 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
In der Spülleitung 29 sind weiterhin eine Spülleitungsdrossel 34 und hydraulisch in Serie hierzu ein Spülleitungsventil 32 angeordnet. Die Spülleitungsdrossel 34 kann den Kraftstoff¬ strom durch die Spülleitung 29 begrenzen. Durch das Spülleitungsventil 32 kann der über die Spülleitung 29 abzweigende Kraftstoffström freigegeben werden, wenn ein vorgegebener Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Vorför- derpumpe 12 überschritten wird. Dabei muß sichergestellt sein, dass die Spülung der Hochdruckpumpe 14 erst dann ein¬ setzt, wenn der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 14 erreicht ist. Dies ist erforderlich, da nur so sichergestellt werden kann, dass nicht Kraftstoff über die Spülleitung 29 abge¬ zweigt wird, so lange der Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 noch nicht abgeschlossen ist. Damit kann erreicht werden, dass der Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 nicht verzögert wird.
Zum Schutz der in der Einspritzanlage angeordneten Aggregate, insbesondere der Pumpen 12, 14 und der Steuerventile 22, 20 sind an geeigneten Stellen Filter 36, 40 angeordnet. So ist zum Schutz der Vorförderpumpe 12 hydraulisch zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 ein erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren ist zum Schutz des Druckregelventils 20 ein zweiter Filter 40 angeordnet.
Das Druckregelventil 20 ist in der Rückführleitung 19 ange¬ ordnet, die ausgangsseitig mit der Injektorrücklaufleitung 46 des mindestens einen Injektors 18 gekoppelt ist. Die Spül¬ rücklaufleitung 35, die Rückführleitung 19 und die Injektorrücklaufleitung 46 von den Injektoren 18 sind vorzugsweise zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt.
Ein Abgastraktinjektor 47 ist mit einer stromabwärts der Vor- förderpumpe 12 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 ab¬ zweigenden Leitung 42 hydraulisch gekoppelt. Mit dem Abgastraktinjektor 47 kann Kraftstoff in einen Abgastrakt 56 der Brennkraftmaschine 50, wie sie im Folgenden beschrieben wird, eingespritzt werden.
In Figur 2 ist die Brennkraftmaschine 50 gezeigt, mit einem Ansaugtrakt 51, einem Motorblock 52, einem Zylinderkopf 54 und dem Abgastrakt 56. Der Ansaugtrakt 51 umfasst vorzugswei¬ se eine Drosselklappe 58, einen Sammler 60 und ein Saugrohr 62. Das Saugrohr 62 ist hin zu einem Zylinder Zl über einen Einlasskanal in den Brennraum 53 des Motorblocks 52 geführt. Der Motorblock 52 umfasst ferner eine Kurbelwelle 64, welche über eine Pleuelstange 66 mit einem Kolben 68 des Zylinders Zl gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 54 umfasst ein Gaseinlassventil 70 und ein Gasauslassventil 72 sowie den Injektor 18.
In dem Abgastrakt 56 ist ein Partikelfilter 88 angeordnet. Der Partikelfilter 88 ist vorzugsweise ein Russfilter. Stromabwärts des Brennraums 53 und stromaufwärts des Partikelfil¬ ters 88 ist der Abgastraktinjektor 47 angeordnet, mit dem Kraftstoff in den Abgastrakt 56 eingespritzt werden kann.
Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen. In weiteren (nicht dargestellten) bevorzugten Ausführungsformen weist die Brennkraftmaschine fünf, sechs oder acht Zylinder auf.
Im Folgenden soll kurz die Funktion der Einspritzanlage für die Brennkraftmaschine 50 beschrieben werden:
Die Vorförderpumpe 12 fördert Kraftstoff aus dem Kraftstoff¬ tank 10, wobei Verunreinigungen im ersten Filter 36 zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 zurückgehal- ten werden können. Der Druck am Ausgang der Vorförderpumpe 12 wird durch das Vordrucksteuerventil 28 eingestellt. Der Kraftstoff gelangt dann zu dem Volumenstromsteuer- /regelventil 22. Durch das Volumenstromsteuer-/regelventil 22 wird der Hochdruckpumpe 14 so viel Kraftstoff zur Verfügung gestellt, wie vom KraftstoffSpeicher 16 benötigt wird. Mit¬ tels der Hochdruckpumpe 14 wird der Kraftstoff über die KraftstoffSpeicherzuleitung 44 an den KraftstoffSpeicher 16 geliefert. Vom KraftstoffSpeicher 16 wird der Kraftstoff den Injektoren 18 zugeführt, und von diesen in die Brennräume 53 der Brennkraftmaschine 50 eingespritzt. Der für den Kraft¬ stoffSpeicher 16 erforderliche Kraftstoffdruck wird durch das Druckregelventil 20 festgelegt. Steigt der Druck in der KraftstoffSpeicherzuleitung 44 und damit im KraftstoffSpeicher 16 zu stark an oder soll der Druck im KraftstoffSpeicher 16 gezielt verringert werden, so kann mittels des Druckregel¬ ventils 20 Kraftstoff in den Kraftstofftank 10 abgelassen werden. In den Kraftstofftank wird weiter Kraftstoff aus der Spülrücklaufleitung 35 und der Rücklaufleitung 46 von den Injektoren 18 zurückgeführt.
Die Förderleistung der mechanischen Vorförderpumpe 12 wie auch der Hochdruckpumpe 14 wird von der Antriebsdrehzahl der Pumpen bestimmt. Die Antriebsdrehzahl der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 wird durch das Verhältnis der Dreh¬ zahl der jeweiligen Pumpe zur Drehzahl des Motors vorgegeben.
In der Startphase der Brennkraftmaschine 50 ist das Spüllei- tungsventil 32 geschlossen, so dass ein Druckaufbau auf der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 erfolgen kann. Das Hubvolu¬ men der Vorförderpumpe 12 ist deutlich größer gewählt als das Fördervolumen der Hochdruckpumpe 14, um so beim Start einen ausreichenden Förderstrom zur Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 zu gewährleisten.
Eine gezielte Erhöhung der Abgastemperatur, um eine Regeneration des Partikelfilters 88 zu unterstützen, wird vorzugswei¬ se in einem Teillastbetrieb oder im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 50 durchgeführt. Dazu ist es nötig, über die abzweigende Leitung 42 Kraftstoff zum Abgastraktinjektor 47 zu führen. Die Einspritzanlage ist so ausgelegt, dass in einem Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 50 ein maximal benötigter Kraftstofffördervolumenstrom der Hochdruckpumpe 14 sichergestellt ist. In allen anderen Arbeitspunkten der Brennkraftmaschine 50 ist es ausreichend, wenn die Hochdruck¬ pumpe 14 einen im Vergleich dazu geringeren Kraftstofffördervolumenstrom fördert. Da die Vorförderpumpe aber auch im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 50 eine höhere Kraft¬ stoffmenge bereitstellen kann als hierfür erforderlich, ist es möglich, sowohl im Teillastbetrieb als auch im Vollastbe¬ trieb der Brennkraftmaschine 50 Kraftstoff für den Abgastrak¬ tinjektor 47 über die abzweigende Leitung 42 abzuzweigen, ohne dass die Förderleistung der Hochdruckpumpe 14 beeinträchtigt wird. Durch die Versorgung des Abgastraktinjektors 47 mit Kraftstoff aus der Einspritzanlage kann vermieden werden, dass weitere Bauteile, wie z. B. eine elektrische Kraftstoff¬ pumpe, die beispielsweise im Kraftstofftank angeordnet sein kann, für die Versorgung des Abgastraktinjektors 47 mit Kraftstoff notwendig sind.

Claims

Patentansprüche
1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit
- mindestens einem mit einem KraftstoffSpeicher (16) hydraulisch gekoppelten Injektor (18),
- einer Vorförderpumpe (12) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10),
- einer der Vorförderpumpe (12) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (14) zur Förderung des Kraftstoffs in den KraftstoffSpeicher (16), und
- einer stromabwärts der Vorförderpumpe (12) und stromauf¬ wärts der Hochdruckpumpe (14) abzweigenden Leitung (42), die mit einem Abgastraktinjektor (47) hydraulisch gekoppelt ist, mit dem Kraftstoff in einen Abgastrakt (56) der Brennkraftma¬ schine einspritzbar ist.
2. Brennkraftmaschine mit einer Einspritzanlage nach Anspruch 1, mit mindestens einem Zylinder (Zl bis Z4), in dem ein Brennraum (53) ausgebildet ist, in den Kraftstoff einspritz¬ bar ist, wobei der Abgastrakt (56) strömungstechnisch mit dem Brennraum (53) koppelbar ist und der Abgastraktinjektor (47) stromabwärts des Brennraums (53) und stromaufwärts eines Par¬ tikelfilters (88) angeordnet ist.
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